Klasické čistírenské kaly jsou dosti složitou heterogenní suspenzí anorganických a organických látek, oddělených v průběhu technologických procesů čistění odpadních vod. Jsou značným zdrojem organické hmoty, obsahují základní živiny i stopové prvky a mohou zlepšovat fyzikálně- chemické i biologické vlastnosti půd. Využití a zpracování   čistírenských kalů je velkou příležitostí, jedná se o typickou příležitosti pro vývoj nové technologie, místní zpracování a podporu místních podnikatelů.

 

Množství vyprodukovaného kalu není nezanedbatelné,  podle odhadů MŽP (2020)[1] činí množství čistírenských kalů v ČR v absolutní sušině přibližně 163 tis. tun ročně. Nakládání s čistírenským kalem se stává stále důležitější otázkou. Ve všech zemích Evropské unie jsou zavedeny směrnice, na jejichž základě má každý členský stát vytvořit relevantní legislativu. Podle evropských předpisů jsou metody řízení zahrnující skladování nyní nahrazovány metodami vedoucími ke stabilizaci odpadu a bezpečné recyklaci.[2] Čistírenské kaly v různém skupenství (tekutém, mírně zahuštěném, odvodněném či vysušeném stavu) se používají k přímému hnojení zemědělských a lesnických půd, k rekultivaci narušených půd a k výrobě kompostů. Podle české legislativy rozlišujeme kaly I. a II. kategorie, ta následně rozhoduje o konečném zpracování kalu[3].

 

Čistírenský kal je komplexní heterogenní matrice, jenž vzniká v procesu čištění, tvořená ve velkém množství v čistírně odpadních vod (ČOV). Využití živin v něm obsažených představuje obrovskou environmentální a ekonomickou výzvu; v čistírenských kalech jsou obsaženy mnohé škodliviny, jako jsou těžké kovy či patogenní organismy, ale na druhou stranu jsou značným zdrojem živinných nutrientů či organické hmoty[4].  Kal zlepšuje některé vlastnosti půdy (např. schopnost absorpce vody a koncentrace živin) a snižuje náchylnost k erozi zlepšením struktury půdy, na druhou stranu může obsahovat značné množství potenciálně toxických kovů, organických polutantů, mikroplastů, patogenů a nepříjemných pachů.  Kal se skládá z vedlejších produktů vytvořených a shromážděných na různých místech ČOV, které obsahují cenné složky pro agronomické aplikace (např. organická hmota, fosfor a dusík) a některé znečišťující látky (potenciálně toxické prvky, organické polutanty a patogeny). Z organických látek (živin) jsou v kalech významně zastoupeny především dusík a fosfor. Draslíku bývá většinou zastoupen nižšími hodnotami.

 

Důležitou vlastností čistírenského kalu je jeho konzistence (koncentrace), která je též vyjadřována jako obsah sušiny v kalu, a to buď v procentech [%] nebo gramech na litr [g/l]; složení a obsah sušiny kalu závisí především na charakteru znečištění odpadních vod a na čistírenských procesech, kterým byla daná odpadní voda podrobena (mechanické čištění, biologické čištění nebo jejich kombinace, fyzikálně-chemické čištění nebo dočištění apod.)[5] (Dohányos et al., 2009). Kaly z městských ČOV obsahují průměrně 0,5 až 7 % sušiny, jenž se skládá z 60–70 % organických látek a 30–40 % anorganických látek. Tuhá fáze kalu obsahuje asi 80 % suspendovaných částic o velikosti nad 0,1 mm a přibližně 20 % částic o velikosti pod 0,1 mm.

 

 

Možnosti zpracování kalů

 

V každé fázi zpracování čistírenského kalu se mění jeho vlastnosti. Během dezinfekčního procesu se mění mikroflóra kalu; proces metanové fermentace vede ke snížení celkového obsahu uhlíku, zatímco tepelné zpracování, v závislosti na teplotě, může mít za následek zhutnění kalu nebo dokonce transformaci veškeré organické hmoty na anorganické sloučeniny. Proto se vytváří mnoho různých druhů zpracovaných kalů z čistíren a každý z nich má jiné chemické složení. Mohou se také lišit ve fyzikálních vlastnostech, konzistenci nebo dokonce parametrech, jako je toxicita nebo stabilita znečišťujících látek. Všechny tyto faktory mohou rozhodnout, zda bude konkrétní materiál klasifikován jako bezpečný nebo nebezpečný. Stanovené hodnoty parametrů, uvedené výše, mohou mít vliv na změny technologie zpracování za účelem vývoje dalších metod řízení. Proto je důležité, aby všechny fáze zpracování tohoto druhu odpadu, výsledný materiál, byly podrobeny komplexní chemické analýze.

 

Nakládání s kalem se skládá z různých agronomických aplikací (s předchozím kompostováním nebo bez něj), spalování a skládkování. V současné době je přímé ukládání na skládky stále více omezováno kvůli ekologickým omezením na podporu oběhového hospodářství; dále také dochází k rekultivaci kalu a jeho využití pro pěstování rostlin, které nejsou určeny ke spotřebě nebo k produkci potravin; využití v zemědělství; použití v budovách; získávání fosforu, kovů nebo tuků a využití v průmyslu; výroba hořlavých pelet, granulátů nebo jiných použitelných materiálů, jako jsou absorbenty. Požadavkem je takové využití nebo zpracování kalů, které je přijatelné pro životní prostředí, udržitelné a ekonomicky únosné; odpadová politika EU potlačuje ukládání odpadů a podporuje zabránění vzniku odpadů, jejich minimalizaci a recyklaci. Ukládání kalů na skládky, které je pro některé kaly v Evropě hlavním výstupem, je obecně považováno za neudržitelné. Jediné zbývající možnosti jsou recyklace a destrukční metody. Možnosti recyklace zahrnují použití na půdu jako organické hnojivo nebo pro vylepšení kvality půdy v zemědělství a pro rekultivace. Destrukční metody zahrnují spalování bez nebo s využitím energie, zplynování a použití kalu jako procesního paliva, kdy je využíván nebo skládkován popel (Dohányos et al., 2009). Díky postupnému omezování ukládání biologicky rozložitelného odpadu na skládky je možné v současné době využívat upravených kalů v zemědělství (Hubálek, 2007).

 

Obr.1. Zpracování kalů

 

Zdroj: Santos et al. (2021)[6]

 

 

Problémy využitelnosti kalů

 

Hlavním problémem využitelnosti kalů je neschopnost jejich dokonalého pročištění od pesticidů, hormonů a léčiv, které zůstávají v reziduálním stavu[7]. Jelikož by bylo odstraňování těchto reziduí, metodami využívající UV či gamma záření nebo plasmatu, vzhledem k množství a spotřebě energie, značně nákladné, je potřeba zaměřit se na biologickou degradaci těchto látek. Jako vhodná alternativa k odstranění těchto reziduí nebo alespoň určité skupiny látek (např. pesticidy, hormony či konkrétní sloučeniny léčiv jako např. Anastrozol, Furosemid, Oxazepam, Atenolol), se jeví využití vhodného bakteriálního druhu. Takto ošetřené čistírenské kaly je následně možné aplikovat ve formě kompostových směsí na konkrétní lokality[8]

 

 

[1] https://www.mzp.cz/C1257458002F0DC7/cz/odpadove_obehove_hospodarstvi/$FILE/OODP-5_Kaly%20z%20ČOV_20200529.pdf

[2] Cieslik, M., Namiesnik, J, Konieczka, P (2015) Review of sewage sludge management: standards, regulations and analytical methods, Journal of Cleaner Production, 90, 1-15

[3] Dohányos, 2006 https://biom.cz/cz/odborne-clanky/efektivni-vyuziti-a-likvidace-cistirenskych-kalu

[4] Santos, A., Vaz, T. Lopez, D. Cardoso, O., Quina, M. (2021) Beneficial use of lime mud from kraft pulp industry for drying and microbiological decontamination of sewage sludge, 296,

[5] DOHÁNYOS, M., ZÁBRANSKÁ, J., JENÍČEK, P., 2009: Současné směry výzkumu a nakládání s kaly z ČOV. Odpadové

fórum 2009 [online] [cit. 2010 – 04 – 9]. <http://www.odpadoveforum.cz/OF2009/CD2009/Program_OF.htm.>

 

[6] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479721013177

[7] Matějů, L., Zímová, M.:Hodnocení technologií zpracovávajících bioodpad na základě mikrobiologických rozborů.APROCHEM 2008 – Odpadové fórum 2008 16. -18. 4. 2008, s. 3168 - 3171.

 

[8] Cieslik, M., Namiesnik, J, Konieczka, P (2015) Review of sewage sludge management: standards, regulations and analytical methods, Journal of Cleaner Production, 90, 1-15